實驗6--弱酸解離常數(shù)的測定

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1、實驗6弱酸解離常數(shù)的測定一．實驗目的1.了解弱酸解離常數(shù)的測定方法2.加深對電離平衡基本理論的理解二．背景知識及實驗原理1.背景知識在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學實驗中，人類與溶液有著廣泛的接觸，許多反應是在溶液中進行的，許多物質(zhì)的性質(zhì)也是在溶液中體現(xiàn)的。我們還會遇到許多存在于水溶液中的化學平衡，如電解質(zhì)在溶液中的解離。強電解質(zhì)在水溶液中是完全解離的；而弱電解質(zhì)在水溶液中存在著分子與其解離離子之間的平衡，其平衡常數(shù)稱為解離平衡常數(shù)。弱酸性電解質(zhì)的解離平衡常數(shù)用KaΘ表示，弱堿性電解質(zhì)解離平衡常數(shù)用KbΘ表示。與其它平衡常數(shù)一樣，解離平衡常數(shù)是化學平衡理論中重要的概念之一。其值越大，表明平衡時離

2、子的濃度越大，電解質(zhì)解離程度越大，即弱電解質(zhì)解離得越多，因此可根據(jù)解離常數(shù)值得大小比較相同類型的弱電解質(zhì)解離度的大小，即弱電解質(zhì)的相對強弱。弱電解質(zhì)的解離平衡常數(shù)應用較廣。比如緩沖溶液的選擇和配制，解離平衡常數(shù)值是選擇和配制緩沖溶液的KaΘ或KbΘ值以及緩沖對的兩種物質(zhì)濃度比。因此在選擇具有一定pH值的緩沖溶液時，應選用弱酸（或弱堿）的KaΘ（或KbΘ）值等于或接近于所需[H+]（或[OH-]）的共軛酸堿對組成的混合溶液，即pH?pKaΘ或pOH?pKbΘ。弱電解質(zhì)解離常數(shù)的數(shù)值可以通過熱力學數(shù)據(jù)計算求得，也可以通過一些物理化學實驗方法測定。這些物理化學方法是借助物理和幾何方法來

3、研究化學平衡體系性質(zhì)變化和組成關(guān)系的，通過組成性質(zhì)的研究可以了解平衡體系所發(fā)生的化學變化。在研究電解質(zhì)溶液的各種化學性質(zhì)時，也可以采取這些方法。因為隨著溶液組分發(fā)生變化，體系的某些性質(zhì)也相應地發(fā)生變化。比如溶液的導電行為導電性質(zhì)是一個能直接反映出電解質(zhì)本性的重要理化性質(zhì)，它隨著溶液組成的變化發(fā)生相應變化。而通過直接測定溶液的電導值以確定溶液中被測離子的濃度的方法稱為電導分析法。2.實驗原理一元弱酸弱堿的解離平衡常數(shù)KΘ與解離度a有一定的關(guān)系。例如醋酸（HAc）溶液：HAc(aq)DH+(aq)+Ac-(aq)起始濃度/(mol/L)c00平衡濃度/(mol/L)c-cacaca（

4、1）解離度可通過測定溶液的電導來求得，從而求出解離常數(shù)。電解質(zhì)溶液導電能力的大小，通常用電導G表示。電導等于電阻的倒數(shù)，G=1/R，其單位是W-1。和金屬導體一樣，電解質(zhì)溶液的電阻也符合歐姆定律。溫度一定時，兩極間溶液的電阻與兩極間的距離L成比，與電極面積A成反比。R∝或R=(2)式中r—電阻率，其倒數(shù)稱為電導率，用c表示，所以G=(3)電導率是指長1m、截面積為1m2的導體的電導。它不僅與溫度有關(guān)，而且還與溶液的濃度有關(guān)，c的單位為W-1·m-1。測定溶液電導使用電導率儀及電導電極。電導電極由兩塊面積約1cm2、間距約1cm的鋁片平行鑲嵌在玻璃架上構(gòu)成。每個電導電極的為一常數(shù)，

5、稱為電極常數(shù)。它可直接測量定出，亦可通過測量已知電導率的KCl溶液的電導，按式(3)求出。在一定溫度下，同一類電解質(zhì)不同濃度的溶液電導與兩個因素有關(guān)：①溶液中溶解的電解質(zhì)的量；②電解質(zhì)的解離度。若使前一因素固定，則溶液的電導就只與電解質(zhì)的解離度有關(guān)，為此，人們引進了摩爾電導率的概念。將含有1mol電解質(zhì)的溶液全部置于相距1m的兩個平行電極之間所表現(xiàn)出來的電導，稱為摩爾電導率。設溶液中某物質(zhì)的量濃度為c，單位為mol·L-1，則含1mol電解質(zhì)溶液的體積，固溶液的摩爾電導率lm為(4)lm的單位是W-1·m2·mol-1。對于弱電解質(zhì)來說，在無限稀釋時，可看做完全解離，這時溶液的摩

6、爾電導率稱為極限摩爾電導率。以表示。在一定溫度下，弱電解質(zhì)的極限摩爾電導率是一定的，表1列出無限稀釋時醋酸的極限摩爾電導率。表1不同溫度下醋酸的極限摩爾電導率溫度/℃0182530lm/(W-1·m2·mol-1)0.02450.03490.039070.04219對于弱電解質(zhì)來說，某濃度時的電離度等于該濃度時的摩爾電導率與極限摩爾電導率之比。即a=（5）將（4）式代入（1）式得（6）這樣，可以從實驗中測定出濃度為c的HAc溶液的電導率c后，代入式（5）中，算出lm，再將lm值代入式（6），即可算出HAc的KaΘ值。三．實驗儀器及藥品1.儀器電導率儀、水浴鍋、溫度計、100mL容

7、量瓶4個、洗瓶。2.藥品醋酸溶液。四．實驗內(nèi)容與操作1.不同濃度HAc溶液的配制將3個洗凈的100mL容量瓶編號成2、3、4號，再依次用50mL、25mL、10mL移液管吸取準確濃度的HAc溶液，分別置于2、3、4號容量瓶中，然后用蒸餾水稀釋至刻度，混合均勻。算出各瓶溶液的準確濃度，記錄在表2中（或?qū)嶒瀳蟾嫦鄳谋砀裰校?。?號原液為實驗室已配好的準確濃度的HAc溶液）表2實驗數(shù)據(jù)記錄表待測HAc溶液序號電導率c/(W-1·m-1)一次二次平均值1（原液）2號3號4號注：實驗測出